Проектирование главного редуктора вертолета (стр. 3 из 7)

мм.

Толщина зуба по начальной окружности

мм,

мм.

Определяем радиус кривизны

мм

мм

Коэффициент перекрытия

.

Находим

мм

мм

Находим скорости скольжения

, м/с

, м/с

, м/с

. м/с

Длина общей нормали

мм,

где

мм,

где

4. Проверка на статическую прочность при перегрузке

Для второй ступени

H×мм,

МПа,

МПа,

.

Найдем максимальное напряжения изгиба при перегрузке

МПа,

МПа.

Для стали 12ХН4А с s_в=1200 МПа

МПа.

.

5. Предварительное определение диаметров валов

Для полного расчета вала на прочность необходимо знать изгибающие и крутящие моменты, действующие на вал. В данный момент расчета неизвестны изгибающие моменты. Для приближенного расчёта валов считаем, что они нагружены только крутящими моментами. При этом допускаемые напряжения кручения принимаем заниженными.

Исходя из условия прочности вала только на кручение

,

где T - крутящий момент на валу,

W_r - момент сопротивления.

Для полого вала

,

где b = d_o ¤ d - коэффициент пустотелости.

Получаем

Примем b = 0,8, [ t ] = 65 Мпа для входного вала

Примем b = 0,75, [ t ] = 75 Мпа для промежуточного вала

Примем b = 0,75, [ t ] = 75 Мпа для выходного вала

Тогда:

;

мм

.

Принимаем диаметры валов из условий установки подшипников качения: d ₁ = 45 мм, d ₂ = 60 мм, d ₃ = 85 мм.

6. Предварительный подбор подшипников

Опоры входного вала-шестерни нагружены осевой и радиальной силой. Устанавливаем подшипники шариковый радиально-упорный с разрезным внутреннем кольцом №176311 и роликовый радиальный №2111.

Для промежуточного вала устанавливаем подшипники конические радиально-упорные подшипники №7212.

Опоры третьего вала воспринимают большие радиальные и осевые нагрузки от несущего винта и зубчатого колеса, поэтому устанавливаем конические роликовые подшипники. По посадочному месту (d = 85 мм) предварительно принимаем роликовые конические подшипники №7217.

Табл.1

Усл. обозначение	C	C0
176311	65000	52600
2111	32000	24200
7212	72200	58400
7212	72200	58400
7217	109000	91000
7217	109000	91000

7. Определение усилий в зацеплениях

7.1. Определение усилий в зацеплениях на первой передаче

Окружная сила F_t1 = 2 ∙ T_1/d₁, где T₁ - максимальный момент на шестерне, Н ∙ м;

F_t=2∙0,941∙10⁶ /120=15,69 ×кН.

Радиальная сила Fr₁=Ft ∙ tg (a) ∙соsδ₁, для стандартного угла a = 20° tg (a) = 0,36397, cos δ₁₌0,9257.

Fr₁=15,69∙0,36397∙0,9257=5,286 кН.

Fа₁=Ft₁ ∙ tg (a) ∙sinδ₁

Fа₁=15.69∙0.36397∙0.3782=2,159 кН

7.2. Определение усилий в зацеплениях на второй передаче

Окружная сила F_t3 = 2 ´ T_2/d₃, где T₃ - максимальный момент на шестерне, Н ∙ м;

F_t3=2∙2,269∙10⁶/114= 39,8 кН.

Радиальная сила Fr₃=Ft₃ ´ tg (a) (для стандартного угла a = 20° tg (a) = 0,364.

Fr₃=39,8∙0,364=14,49 кН.

7.3 Определение реакций в опорах валов

Упрощенно представим вал в виде балки нагруженной осевыми, окружными и радиальными силами, действующими в зацеплениях. Расчёт ведётся исходя из уравнений равновесия балки. Реакции опор определяем из уравнений статического равновесия: сумма моментов внешних сил относительно рассматриваемой опоры и момента реакции в другой опоре равна нулю. Входной вал: находим реакции опор. Схема нагружения в вертикальной плоскости.

∑М_Ав=0,R_Вв∙0,064+0,130-F_r∙0.019=0,R_Вв= 0,456 кН,

∑М_Вв=0,R_Ав∙0,064+0,130-F_r∙ (0,064-0,019) =0,R_Ав= 5,742 кН.

Схема нагружения в горизонтальной плоскости.

∑М_Аг=0,R_Вг∙0,064-F_t∙0,019=0,R_Вг= 4,658 кН,

∑М_Вг=0,R_Аг∙0,064 - F_t∙ (0,064-0,019) =0,R_Аг=11,031 кН.

Осевая реакция А=F_a.. Определяем изгибающие моменты.

М^'_В1= R_Ав∙0,019=0,109 кН∙м, М''_В1= - R_Вв∙ (0,064-0,019) =0,021 кН∙м,

М_Г1= R_Аг∙0,019=0,210 кН∙м.

Определяем суммарные реакции опор.

R_A=

кН,

R_В=

кН.

Определяем суммарный момент.

М ^'_сум=

кН∙м,

М ^''_сум=

кН∙м.

Находим приведенные моменты.

М ^'_прив=

кН∙м,

М ^''_прив=

кН∙м.

Находим амплитуду приведенного момента

М ^'_пра=

кН∙м

М ^''_пра=

кН∙м

Промежуточный вал:

Находим реакции опор.

Схема нагружения в вертикальной плоскости.

∑М_Ав=0,R_Вв∙0,273-0,764-F_r2∙0,168+ F_r3∙0,086=0,R_Вв= 0,437 кН,

∑М_Вв=0,R_Ав∙0,273-0,764-F_r30,187+ F_r2∙0,105=0,R_Ав= 11,89 кН.

Схема нагружения в горизонтальной плоскости.

∑М_Аг=0,R_Вг∙0,273-F_t2∙0,168+ F_t3∙0,187=0,R_Вг= 2,88 кН,

∑М_Вг=0,R_Аг∙0,273+F_t2∙0,105 - F_t3∙0,187=0,R_Аг=21,23 кН.

Определяем суммарные реакции опор.

R_A=

кН,

R_В=

кН.

Осевая реакция

Определяем осевые составляющие от радиальных нагрузок в опорах.

, где е=tga=0.35

кН,

кН.

F_a2=5,286 кН

S_A>S_B

S_B - S_A=6,222 кН,

R_aA= S_A=7,068 кН,

R_aВ= S_A - F_a2=1,782 кН,

Определяем изгибающие моменты.